Elektronegativitetskalkulator - Øjeblikkelige Pauling-skalaværdier

Beregner for elektronegativitet

En beregner for elektronegativitet slår et grundstofs elektronegativitetsværdi på Pauling-skalaen op. Elektronegativitet er et mål for, hvor kraftigt et atom trækker de fælles elektroner mod sig, når det danner en binding med et andet atom. Dette værktøj omfatter alle 118 grundstoffer: skriv et navn eller symbol, så vises grundstoffets symbol, navn og værdi på Pauling-skalaen på en enkel, visuel skala.

Hvad er elektronegativitet?

Når to atomer danner en binding, deler de et elektronpar. Elektronegativitet beskriver, hvor ujævnt dette elektronpar deles. Et atom med høj elektronegativitet trækker de fælles elektroner tættere på sig. Et atom med lav elektronegativitet holder mindre fast i dem.

Denne ujævne deling kaldes bindingspolaritet. Den påvirker flere forhold:

• Bindingsstyrke og -længde
• Molekylær polaritet — om et stof opløses i vand eller olie
• Reaktivitet — hvilke reaktioner der sandsynligvis finder sted
• Fysiske egenskaber — kogepunkt, smeltepunkt, opløselighed

Pauling-skalaen

Den mest almindelige elektronegativitetsskala blev skabt af kemikeren Linus Pauling i 1932. Den går fra omkring 0,7 til 4,0. I dette værktøjs data har fluor den højeste værdi, 3,98, og francium den laveste, 0,70.

Pauling beregnede skalaen ud fra målte bindingsenergier, ikke ud fra en direkte fysisk måling. Den oprindelige ligning er:

$\chi_A - \chi_B = 0.102\sqrt{E_{AB} - \frac{E_{AA} + E_{BB}}{2}}$

Her er $\chi_A$ og $\chi_B$ elektronegativiteterne for atom A og B, $E_{AB}$ er bindingsenergien for A–B-bindingen (i kJ/mol), og $E_{AA}$ og $E_{BB}$ er bindingsenergierne for A–A- og B–B-bindinger. Ideen er, at hvis A–B-bindingen er stærkere end gennemsnittet af A–A- og B–B-bindingerne, skyldes den ekstra styrke den ujævne elektrondeling, og størrelsen af denne ekstra styrke viser, hvor stor forskellen i elektronegativitet er.

Denne beregner udfører ikke beregningen med den ligning. Den gemmer en tabel med allerede offentliggjorte Pauling-værdier og slår én værdi op for hver søgning, ligesom en trykt opslags­tabel ville gøre.

Sådan beregnes forskellen i elektronegativitet og bindingstypen

Hvis bindingstypen mellem to grundstoffer skal bestemmes, slås hvert grundstofs værdi op i beregneren, hvorefter det mindste tal trækkes fra det største. Resultatet inddeles almindeligvis i tre intervaller:

Disse grænseværdier er en almindeligt anvendt tommelfingerregel, ikke en streng lov. Virkelige bindinger ligger på et kontinuum, og nogle bindinger tæt på en grænse har blandet karakter.

Gennemregnet eksempel. H–Cl-bindingen kontrolleres ved at søge efter "H" i beregneren og notere værdien 2,20. Søg derefter efter "Cl", og notér værdien 3,16. Træk fra: 3,16 − 2,20 = 0,96. Da 0,96 ligger mellem 0,4 og 1,7, er H–Cl-bindingen polær kovalent.

Tendenser i elektronegativitet i det periodiske system

To mønstre dækker det meste af det periodiske system:

• På tværs af en periode (fra venstre mod højre) stiger elektronegativiteten. Atomerne får flere protoner, mens de beholder den samme yderste elektronskal, så kernen trækker kraftigere i de fælles elektroner.
• Ned gennem en gruppe (fra top mod bund) falder elektronegativiteten. De yderste elektroner befinder sig længere fra kernen i hver efterfølgende række, hvilket svækker tiltrækningen, selv om der er flere protoner.

Fluor, øverst til højre i tabellen, har den højeste værdi. Francium, nederst til venstre, har den laveste.

De fleste metaller ligger under 2,0, og de fleste ikke-metaller ligger over denne værdi, men det er et groft mønster, ikke en regel: nogle overgangsmetaller har højere værdier, herunder guld (2,54), platin (2,28) og rhodium (2,28).

Sådan bruges denne beregner

1. Indtast navnet på et grundstof (for eksempel "Oxygen") eller dets symbol (for eksempel "O") i inputfeltet.
2. Resultatet viser grundstoffets symbol, navn og Pauling-værdi samt en markør på en visuel skala, der går fra lav til høj.
3. Vælg "Copy" for at kopiere talværdien.

Søgningen fungerer med delvis tekst ("Oxy" finder Oxygen) og ignorerer forskelle på store og små bogstaver ("oxygen" og "OXYGEN" virker begge). Alle data er gemt på selve siden, så opslag fortsat virker uden internetforbindelse, når siden først er indlæst.

Grundstoffer uden en angivet værdi

Tyve grundstoffer i denne beregner viser "Ikke tilgængelig" i stedet for et tal. Fire af dem er ædelgasser: helium, neon, argon og radon. Disse gasser danner sjældent bindinger, fordi deres yderste elektronskaller allerede er fulde. Krypton og xenon danner et lille antal virkelige forbindelser, og de har angivne værdier: 3,00 og 2,60.

De øvrige seksten er tunge, menneskeskabte grundstoffer, fra lawrencium (grundstof 103) til oganesson (grundstof 118). De findes kun kortvarigt i laboratorier og i mængder, der er for små til at måle bindingsenergier, så der er ikke offentliggjort nogen pålidelig elektronegativitetsværdi for dem.

Flere aktinider, fra americium til nobelium, har den samme estimerede værdi, 1,30, i offentliggjorte opslagsværker. Dette er en pladsholder baseret på kemisk lighed, ikke en separat målt værdi for hvert grundstof.

Pauling-skalaens historie

Kemikere bemærkede den ujævne tiltrækning af elektroner længe før, den fik et navn. I 1811 foreslog Jöns Jacob Berzelius, at atomer bærer ladninger, som påvirker, hvordan de kombineres. Disse tidlige idéer beskrev effekten uden at måle den.

Linus Pauling gav idéen en talværdi i sin artikel fra 1932, "The Nature of the Chemical Bond", hvor han udledte værdier fra målte bindingsenergier. Arbejdet bidrog til hans 1954 Nobelpris i kemi.

Senere foreslog andre kemikere flere skalaer: Robert Mullikens 1934-skala, baseret på ioniseringsenergi og elektronaffinitet; 1958-skalaen af Allred og Rochow, baseret på kerneladning og atomstørrelse; og Leland Allens 1989-skala, baseret på spektroskopiske data. Paulings oprindelige skala er stadig den, der undervises i og citeres mest.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad bruges en beregner for elektronegativitet til? Den giver et hurtigt referenceopslag for et grundstofs elektronegativitetsværdi på Pauling-skalaen uden brug af et trykt periodisk system. Den bruges til lektier, laboratorierapporter og som generelt opslagsværk i kemi.

Hvordan beregnes forskellen i elektronegativitet? Slå hvert grundstofs værdi op, og træk derefter det mindste tal fra det største. For H og Cl er 3,16 − 2,20 = 0,96.

Hvilket grundstof har den højeste elektronegativitet? Fluor med 3,98 på Pauling-skalaen, den højeste værdi i denne beregners data.

Hvilket grundstof har den laveste elektronegativitet? Francium med omkring 0,70, den laveste værdi i denne beregners data.

Hvorfor har ædelgasser ikke elektronegativitetsværdier? De fleste ædelgasser (helium, neon, argon og radon) danner sjældent bindinger, så der er ikke målt nogen meningsfuld værdi for dem. Krypton og xenon er undtagelser: De danner et lille antal kendte forbindelser og har derfor angivne værdier i denne beregner.

Hvad er forskellen mellem elektronegativitet og elektronaffinitet? Elektronegativitet beskriver, hvor kraftigt et atom trækker i elektroner, mens det allerede er bundet til et andet atom; den har ingen enhed og defineres relativt til andre grundstoffer. Elektronaffinitet er den energi, der frigives, når et separat, ubundet atom optager en elektron, målt i kJ/mol eller eV. De korrelerer, men er ikke den samme størrelse.

Hvor nøjagtige er disse værdier? Værdierne stammer fra almindeligt offentliggjorte tabeller over Pauling-skalaen. Forskellige opslagsværker afviger undertiden med nogle få hundrededele, hvilket afspejler forskellige målinger eller beregningsmetoder. Til undervisning og almindeligt laboratoriearbejde har denne variation sjældent betydning.

Referencer

1. Pauling, L. (1932). "The Nature of the Chemical Bond. IV." Journal of the American Chemical Society, 54(9), 3570–3582.
2. Mulliken, R. S. (1934). "A New Electroaffinity Scale." The Journal of Chemical Physics, 2(11), 782–793.
3. Allred, A. L., og Rochow, E. G. (1958). "A scale of electronegativity based on electrostatic force." Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 5(4), 264–268.
4. IUPAC. Periodic Table of Elements.